Missend koolmonoxide in protoplanetaire schijven is terecht
Koolstofmonoxide is heel helder en zeer veel voorkomend in protoplanetaire schijven. Hierdoor wordt er door astronomen veel naar gezocht. Maar als de huidige voorspellingen over de hoeveelheden correct zijn dan ontbreekt een enorm gedeelte van het koolmonoxide in alle waarnemingen van dergelijke schijven. Volgens nieuw onderzoek onder leiding van het Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics heeft koolmonoxide zich verstopt in ijsformaties binnen de protoplanetaire schijven.
Volgens de onderzoekers is dit misschien wel een van de grootste onopgeloste problemen in planeetvormige schijven. Koolmonoxide wordt in wezen gebruikt om alles wat astronomen weten over schijven – zoals massa, temperatuur en samenstelling – te traceren.
Afhankelijk van het waargenomen planetenstelsel is koolmonoxide drie tot honderd keer minder dan het zou moeten zijn. Het verschil tussen waarnemingen en theorie is echt enorm groot.
Het zou kunnen betekenen dat veel van de resultaten voor protoplanetaire schijven onzeker zijn om de relatie tussen koolmonoxide en de rest niet goed genoeg wordt begrepen.
In het nieuwe onderzoek hebben Dr. Diana Powell en haar collega’s wijzigingen aangebracht in een astrofysisch model dat momenteel gebruikt wordt om wolken op exoplaneten te bestuderen.
Speciaal aan dit model is dat het gedetailleerde fysica heeft voor hoe ijs zich vormt op deeltjes. Dus de manier waarop ijs kiemt op kleine deeltjes en vervolgens condenseert.
Het model houdt nauwkeurig bij waar ijs zich bevindt, op welk deeltje het zich bevindt en hoe groot die deeltjes zijn en hoe ze bewegen. De onderzoekers pasten het aangepaste model toe op protoplanetaire schijven en ze hoopten zo een beter begrip te kunnen genereren hoe koolstofmonoxide evolueert in de tijd.
Om de validiteit van hun model te testen vergeleken ze hun resultaten met waarnemingen van ALMA van koolmonoxide in vier veel-bestudeerde schijven: TW Hya, HD 163296, DM Tau en IM Lup. Volgens Dr. Powell bleek dat de resultaten en modellen goed samengingen.
Het nieuwe model kwam overeen met elk van de waarnemingen en toonde aan dat de vier schijven eigenlijk helemaal geen koolmonoxide misten – het was alleen maar veranderd in ijs en dat is momenteel niet detecteerbaar met een telescoop.
Het model laat ook zien dat, in tegenstelling tot eerder denken, zich koolmonoxide vormt op grote ijsdeeltjes – vooral na een miljoen jaar. Vóór een miljoen jaar is gasvormig koolmonoxide overvloedig en detecteerbaar in schijven.
Volgens dr. Powell verandert dit hoe we dachten dat ijs en gas in schijven waren verdeeld. Het laat ook zien dat gedetailleerde modellering zoals deze belangrijk is om de fundamenten van deze omgevingen te begrijpen.
Het onderzoek is beschreven in een artikel dat in Nature Astronomy is gepubliceerd.
Artikel: D. Powell et al. Depletion of gaseous CO in protoplanetary disks by surface-energy-regulated ice formation. Nat Astron, published online August 22, 2022; doi: 10.1038/s41550-022-01741-9
Eerste publicatie: 25 augustus 2022
Bron: Sci-News
